Поводом для написания этой статьи послужило сенсационное открытие американских ученых.
Владислав Холостяков (Санкт-Петербург)
Недавно мировую науку всколыхнуло известие, что одна из лабораторий Медицинской Школы Стэнфордского Университета (Stanford University School of Medicine, США) научилась управлять молекулярными механизмами старения человека. Каковы последствия этого открытия — покажет будущее, а в предлагаемой статье хотелось бы поговорить не только о бессмертии, но и остановиться на изучении проблемы старения современной наукой.
Конечно, человечество всегда пыталось найти способы продления молодости, ухода от старости и, в конечном итоге, обретения бессмертия. Это отражено в мифах и сказках разных народов — вспомним, например, Кощея Бессмертного, живую и мёртвую воды, молодильные яблоки. В эпоху Средних веков алхимики Европы пытались создать волшебный эликсир бессмертия, тем же самым занимались индийские, тибетские и китайские лекари. Надо отметить, что все эти исследователи трудились не зря, так как достижения средневековой медицины и алхимии используются по сей день, причём многие рецепты пришли в современную медицину практически не изменившись с XII-XIV веков.
Однако современные научные исследования проблемы старения и умирания живых организмов начались в конце 60-х годов XX века, когда были открыты основные принципы биосинтеза белков по матрице ДНК. Напомню, что 28 февраля 1953 года Френсис Крик совместно с Джеймсом Уотсоном открыли двойную спираль ДНК и полностью описали все её структурные особенности; Крику в тот момент было 36 лет, Уотсону — всего 24 года.
В 1958 году Френсис Крик сформулировал правило, которое к 1970 году обросло достаточным количеством экспериментальных данных и превратилось в «Центральную догму молекулярной биологии». Это правило гласит, что на ДНК содержится информация о последовательности аминокислот, слагающих белки клетки, причём каждому белку соответствует свой участок ДНК — ген, у которого всегда есть знаки препинания, то есть точка начала считывания информации и точка конца считывания. Специальные белки, работающие в ядре клетки, считывают информацию с ДНК и копируют её в виде матрицы однонитевой РНК, которая поэтому носит название мРНК или иРНК (м — матричная, и — информационная). После процессов созревания иРНК выходит из ядра в цитоплазму клетки, где к ней подходят большая и малая субъединицы рибосомы и расшифровывают информацию о белке, в этом процессе участвуют транспортные РНК, которые приносят аминокислоты, соответствующие будущему белку. Рибосома прыгает по нити информационной РНК и при этом поэтапно забирает подносимые ей аминокислоты у транспортных РНК, в результате чего аминокислоты соединяются в первичную белковую нить.
Таким образом, к 1970 году стало ясно, как в клетках производятся белки, составляющие любой живой организм, работающие в нём в качестве молекулярных машин и поддерживающие все процессы его жизнедеятельности. К этому времени учёные всерьёз задумались над тем, как найти причины изменения ДНК, приводящие к возрастным изменениям всего организма. Ведь если информация о функционировании человека находится в ДНК, то где-то там должна находиться и послание прекращении его жизни. Это могут быть небольшие изменения участков генов, приводящие к изменениям функции белков или к их поломке — такие изменения генома были названы мутациями, и к настоящему времени разработана сложная система выявления определённых групп мутаций, многие из которых вызывают рак, сложные наследственные заболевания, такие как диабет и гемофилия. Такие заболевания действительно сильно сокращают жизнь отдельных индивидуумов, но как быть с практически здоровыми людьми, которые стареют и умирают? Здесь нелишне будет вспомнить, что 2003 году был расшифрован весь геном человека, ответственный за хранение информации о белках — и выяснилось, что лишь 1,5% всей ДНК человека действительно кодирует белки, а что делает остальная — тайна за семью печатями. Есть множество гипотез по поводу оставшейся не у дел «мусорной ДНК», но пока ни одна из них не получила подтверждения. Возможно, где-то в недрах этой «ничего не значащей» ДНК и кроется разгадка длительности и качества жизни?
В 1971 году российский ученый из МГУ выдвинул совершенно инновационную гипотезу, объясняющую предел Хейфлика. Леонард Хейфлик — профессор анатомии человека Калифорнийского университета — в 1960-е годы культивировал клеточные линии тканей человека и обнаружил странную особенность: нормальные клетки всегда умирали примерно после 50 делений, при этом обнаруживая все признаки старения, такие как нарастание мутаций ДНК и, в результате, неправильно работающих белков. Алексей Матвеевич Оловников подробно ознакомился с этими экспериментами и предположил, что каждый раз при делении клеток отрезается часть ДНК на конце хромосом. Хромосома — это фактически сильно скрученная нить ДНК, которая всегда удваивается перед делением клетки, чтобы двум дочерним клеткам досталось поровну всей информации об их белковой структуре. И на каком-то этапе во время деления эта самая хромосома отрезается на конце, а через много делений такие подрезки становятся несовместимы с жизнью. Помните, как в сказке: «Смерть кощеева на конце иглы!» Самое удивительное, что в реальности так и оказалось.
В 1970-х годах Элизабет Блэкбёрн, работая в паре с Джо Галлом в Калифорнийском университете в Беркли, исследовала концы хромосом инфузории тетрахимены и открыла последовательность ДНК, работающую как особая защита от повреждений хромосомы. Такие последовательности — сдвоенные теломеры — присутствуют на концах хромосом всех организмов, имеющих ядро, то есть эукариот, но их нет у бактерий. Теломеры состоят из незначащей ДНК, которая по кусочку отрезается каждый раз при делении клеток. Но самое удивительное было впереди: в 1980-х та же Элизабет Блэкбёрн вместе с Кэрол Грейдер открыла особый фермент, который умеет достраивать отрезанный участок ДНК! Фермент был назван теломеразой, а дальше начались массированные исследования его активности в клетках. В частности оказалось, что активность этого фермента постоянно высока в раковых клетках, что обеспечивает им возможность бесконтрольного размножения, а в нормальных клетках организма активность теломеразы постепенно снижается с возрастом. Также было показано, что любой стресс приводит к преждевременному старению, так как при стрессе вырабатывается гормон кортизол, снижающий активность фермента теломеразы, что приводит к ускорению подрезания концов хромосом. Причём следует учитывать, что к состоянию стресса организм приводят такие факторы как: постоянное переживание из-за жизненных проблем, активное потребление алкоголя и курение, грязный воздух и потребление пищи, содержащей множество химических реагентов, пестицидов или пищевых добавок.
ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ…
